[发明专利]具有可调孔隙率的过滤器

说明书

发明领域

本发明涉及过滤器。更具体地说，本发明涉及具有可调孔隙率的过滤器。

发明背景

过滤器被用在从诸如液体或气体的流体中去除悬浮颗粒杂质的许多应用中。例如，过滤器可以用于从待利用的流体，如作为燃料，作为工业过程的组分、在农业中或用于人类或动物消耗，或从处置之前的废流体中去除杂质。

通常来说，过滤器包括被包封在框架或封闭物内的过滤材料(filter material)。待过滤的流体被引导穿过封闭物中的开口、穿过过滤材料且通过另一个开口离开封闭物。典型的过滤材料包括具有诸如开口或空隙的孔的固体材料，待过滤的流体被引导流过孔。孔的尺寸通常匹配待从流体中去除的固体颗粒的尺寸。因而，待过滤的流体可以穿过过滤材料，同时悬浮的固体颗粒被俘获在过滤材料的孔内。通常，给定的过滤材料被设计成过滤尺寸落入特定尺寸范围内的悬浮颗粒。为了使过滤器适于过滤不同尺寸范围的悬浮颗粒，替换过滤材料，或使用不同的过滤器。

过滤材料可以包括基本上均匀(homogeneous)的多孔物体，诸如物体海绵、纱网、织物、纸或多孔陶瓷。可选择地，过滤材料可以包括滤网或筛，滤网或筛内的材料被制造具有孔或开口。可选择地，过滤材料可以包括容纳在容器内的粒状或颗粒材料的集合体。单个颗粒之间的空间产生了粒状过滤材料内的孔。这种粒状材料可以包括，如，砂、砾、卵石、或诸如玻璃、炭、木材、陶瓷或塑料的人造的或天然的材料制造的颗粒。已经描述了包括用于容纳呈球、块或颗粒的集合体形式的过滤材料的容器的过滤器设备。例如Philip等人(FR 2870466)、Hard(US 2003/042213)和Kojicic，deceased等人(US 4,649,996)描述了这样的设备。

已经描述了可以改变由过滤材料过滤的粒径的过滤器设备。例如，在WO 0043097中，Lederman描述了粒状过滤介质(filter media)被分层的过滤器，且颗粒的尺寸，以及因而孔隙率从底部到顶部降低。因而，当流体向上流过过滤器时，下面的层去除较粗的颗粒且上面的层去除较细的颗粒。

过滤材料可以是可压缩的。例如，过滤材料可以包括线或纤维。当过滤材料是可压缩的时，通常可以通过压缩材料来降低可压缩材料的孔隙率。降低孔隙率通常与材料内的较小孔径和较小颗粒的俘获相关。例如，在US 2008/0257805中，Dew描述了一种过滤系统，其中纤维块过滤介质被压缩，以便达到期望的孔隙率。当借助于流过流体的压缩空气清洁过滤介质时，减轻了压缩。Masuda等人(US 5,248,415)、Wang(CN 1475292)、Ding(CN 101066511)、Suzuki等人(JP 63093312)、Schreiber等人(DE 19738067)、Kobayashi等人(JP 2002/058916)和Makino(JP 58109109)还描述了不同构型的具有压缩的纤维块过滤材料或压缩的海绵、泡沫或纤维过滤材料的系统。就非弹性的纤维材料而言，压缩可能不是可逆的。例如，材料可能呈现滞后，这是因为去除压缩力可能不一定使材料可逆地膨胀以便增大孔隙率。

当过滤器用于从流体过滤固体颗粒时，颗粒通常被俘获在过滤材料的孔内。因而，持续使用过滤器可能导致相当大部分的孔被堵塞。孔的这种堵塞可以阻止流体流过过滤器。因此，通常可以不时地冲洗过滤器，以便从过滤器的孔中去除颗粒。例如，可以使流体沿与过滤期间不同的路径流过过滤器，以便使颗粒脱离过滤器的孔并流至废弃物储器。通常，通过反洗进行洗涤，流体在洗涤期间流过过滤器的方向与过滤期间的流动是相反的。由于纤维状、海绵状或泡沫状材料的大的表面积和复杂的表面结构，这样的材料可能难以通过反洗或冲洗进行清洁。Tadokoro(JP 6079108)描述了粒状物质与纤维块状过滤介质混合的过滤器。粒状物质被描述为有利于在反洗期间对纤维块的清洁。

在US 6,969,469中，Xie描述了可压缩的碎屑橡胶过滤介质。当被置于竖直的过滤器容器内时，碎屑橡胶颗粒受到其上的颗粒的重量的压缩。因而，位于容器内的较低处的颗粒比其上的颗粒的压缩度高。因而，过滤器的孔隙率从过滤器的顶部到底部降低。由于颗粒受到堆内的其他颗粒的重量的压缩，所以不可能通过增大容器的容积来减轻压缩。

本发明的目的是提供一种具有可压实的过滤介质的过滤器，其包括可逆变形的均匀颗粒，其中颗粒可容易地通过反洗过程进行清洁，且调节容积可逆地调节了过滤介质的孔隙率。

在阅读本发明和浏览附图之后，本发明的其他目的和优势将变得明显。

发明概述